用于純堿生產(chǎn)的海水淡化副產(chǎn)濃海水的精制工藝

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山　063305)

我國(guó)淡水資源少，開發(fā)利用海水提取淡水已是大勢(shì)所趨，意義深遠(yuǎn)[1-2]。隨著海水淡化項(xiàng)目的不斷發(fā)展，如何開發(fā)利用副產(chǎn)濃海水已成為制約該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題[3]。曹妃甸工業(yè)區(qū)海水淡化項(xiàng)目副產(chǎn)大量的濃海水，其中富含氯、鈉、鈣、鎂等礦物成分，如直接排入渤海，將嚴(yán)重污染環(huán)境；氯化鈉是純堿生產(chǎn)的主要原料，生產(chǎn)一噸純堿需消耗折百氯化鈉1 500 kg(淡水化鹽)左右，如能將海水淡化副產(chǎn)的濃海水用于純堿生產(chǎn)，既可解決海水淡化濃海水排放對(duì)環(huán)境的影響，又可利用海水中的氯化鈉和水，降低純堿生產(chǎn)的鹽耗和水耗。2011年我公司成功將曹妃甸海水淡化副產(chǎn)濃海水成功應(yīng)用于純堿生產(chǎn)，開發(fā)出濃海水應(yīng)用新工藝，并取得顯著經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)廢物的循環(huán)利用，為濃海水綜合利用開辟了一條新路，不僅符合我公司自身可持續(xù)發(fā)展的需要，而且對(duì)純堿行業(yè)具有示范作用。

1　曹妃甸海水淡化項(xiàng)目副產(chǎn)濃海水基本情況

我公司所利用的副產(chǎn)濃海水來源有兩個(gè)，一是阿科凌公司海水淡化副產(chǎn)濃海水，另一處是來自首鋼京唐鋼公司海水淡化副產(chǎn)濃海水，兩種水匯合在一起，經(jīng)泵輸送到我公司使用，兩家水量約1 600 m3/h。該副產(chǎn)濃海水成分如表1。

表1　濃海水主要成分

從表中看出，副產(chǎn)濃海水中含有較高的氯化鈉及一定量的鈣、鎂、硫酸根等雜質(zhì)，每利用1 m3濃海水可回收折百氯化鈉33.87 kg，但去除其中的雜質(zhì)會(huì)增加一定的精制成本，如采用石灰-純堿法精制工藝，需多消耗石灰石8 kg，多消耗純堿8 kg。

2　副產(chǎn)濃海水的精制方案分析

純堿生產(chǎn)第一步是精鹽水制備，以水溶解原鹽制成粗鹽水，一般采用石灰—純堿精制方法制成符合要求的精鹽水?；}用水通常采用淡水或者普通海水，我公司為行業(yè)內(nèi)首家使用海水淡化副產(chǎn)濃海水化鹽的企業(yè)。使用過程中充分考慮到副產(chǎn)濃海水中較高的鈣、鎂及硫酸根離子，對(duì)精制成本及精鹽水質(zhì)量的影響，并經(jīng)過多次攻關(guān)研究，終于形成了一步脫硝、兩步化鹽、三步精制的獨(dú)有精制新工藝。

副產(chǎn)濃海水中含有較多的鈉、氯、鎂、鈣及硫酸根離子，我們應(yīng)用濃海水主要目的是利用其中的鹽及水，其較高的鈣、鎂及硫酸根雜質(zhì)，在化鹽水精制過程中不僅增加精制成本，使利用副產(chǎn)濃海水的經(jīng)濟(jì)效益打了折扣，并會(huì)產(chǎn)生大量的鹽泥(主要成分為氫氧化鎂及碳酸鈣)，同樣會(huì)產(chǎn)生廢棄物堆放問題。

通常鹽水精制方法一般有兩種:一是石灰—純堿法，另一是石灰—碳化尾氣法。因純堿價(jià)格較高，一般石灰—純堿法應(yīng)用于精制鈣鎂離子含量較低的粗鹽水，石灰—碳化尾氣法更適用于精制鈣鎂雜質(zhì)較高的粗鹽水，我們?cè)谀M試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)用副產(chǎn)濃海水溶鹽的粗鹽水采用石灰—碳化尾氣法精制效果不理想，精鹽水質(zhì)量不能滿足要求。石灰純堿法雖然成本較高，但精制效果好。

為解決上述問題，經(jīng)過多方研究論證，既要保證精鹽水質(zhì)量又要保證低成本的情況下，同時(shí)考慮鹽泥的處理，以石灰—純堿精制工藝為基礎(chǔ)，將鹽水精制工藝改為除鎂、除鈣分步精制。濃海水中的硫酸根離子在一次精制過程中可與除鎂反應(yīng)產(chǎn)生的鈣離子形成硫酸鈣不溶物，可除掉與硫酸根等當(dāng)量的鈣離子，并去除了海水中的硫酸根，一次精制產(chǎn)生的鹽泥送入壓濾工序壓濾回收淡鹽水；一次精鹽水中雜質(zhì)僅剩余鈣離子，與碳酸鈉反應(yīng)，二次精制產(chǎn)生的鹽泥(碳酸鈣)通過進(jìn)一步加工生產(chǎn)出輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢物的高附加值利用。二次精制后精鹽水鹽分較低，故又增加了二次化鹽工序及三次精制工序，目的是為了提高精鹽水鹽分。

3　如何實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)濃海水效益最大化

其一，增加副產(chǎn)濃海水濃度，純堿生產(chǎn)中副產(chǎn)濃海水用量越多，回收原鹽越多，但化鹽用水是定量的，為更多利用濃海水，只能將海水增濃，可通過鹽田灘曬增濃及作為循環(huán)水循環(huán)蒸發(fā)等手段實(shí)現(xiàn)。目前，我公司大部分冷卻水采用循環(huán)濃海水，一是利用生產(chǎn)過程化學(xué)反應(yīng)熱將濃海水蒸發(fā)，循環(huán)換熱后的濃海水再去化鹽，經(jīng)循環(huán)換熱后，海水氯化鈉濃度可提高到65 g/L，增加了氯化鈉的回收量。同時(shí)，將多余海水送至鹽田攤曬增濃后再返回生產(chǎn)系統(tǒng)。

4　結(jié)　語

我公司自2011年開始應(yīng)用海水淡化副產(chǎn)濃海水生產(chǎn)純堿，經(jīng)過試驗(yàn)摸索、技術(shù)改造及完善，成功應(yīng)用“三次精制、二次化鹽、一步脫硝”精制工藝，幾年來，項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，各工序運(yùn)行狀況良好，各工序生產(chǎn)能力及工藝指標(biāo)完全滿足生產(chǎn)要求。精鹽水鹽分均值達(dá)到107.68 tt，合格率94%以上，精鹽水濁度均值為20.99 ppm，合格率高達(dá)99.4%。年可處理副產(chǎn)濃海水1 100～1 300萬m3，節(jié)約原鹽和淡水獲利8 000萬元左右，效果顯著。該項(xiàng)目有效利用了曹妃甸海水淡化工程排廢濃海水，降低了純堿生產(chǎn)原鹽消耗及水消耗，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益明顯，解決濃海水排放污染問題，在延伸鹽化工產(chǎn)業(yè)鏈、促進(jìn)區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境方面也發(fā)揮了表率作用。

[1]鄭智穎，李鳳臣，李倩，等.海水淡化技術(shù)應(yīng)用研究及發(fā)展現(xiàn)狀[J].科學(xué)通報(bào)，2016，61(21)，2344-2370

[2]馮俊舉，王緒書，翟擁軍.海水淡化與制鹽聯(lián)產(chǎn)方式的研究[J].海湖鹽與化工，2005，34(5)，4-6

[3]崔樹軍，韓惠茹，鄧會(huì)寧，等.海水淡化副產(chǎn)濃海水綜合利用方案的探討[J].鹽業(yè)與化工，2007，37(1)，36-38

[4]云玉娥，劉艷娟，王秉鈞.濃海水化鹽精制工藝實(shí)驗(yàn)研究[J].山東化工，2016,16,39-41

[5]大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué)[M].第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003